Chemiereaktoren

Kenntnisse der Auslegung und Simulation von Chemiereaktoren sind die Voraussetzung für den optimalen technischen und wirtschaftlichen Betrieb von chemischen Prozessen. In der neuen Auflage von "Chemiereaktoren" gibt Jens Hagen einen bewährten und verständlichen Einstieg in das komplexe Thema und vermittelt die Grundlagen der Reaktionstechnik. Alle erforderlichen Auslegungsgleichungen auf Basis der Stoff-, Wärme- und Impulsbilanz unter Berücksichtigung von Stöchiometrie und Kinetik der Reaktionen werden abgeleitet und erläutert. Jedes Kapitel enthält vollständig durchgerechnete Beispiele und Übungsaufgaben mit kommentierten Lösungen. Um einen Einstieg in die Modellierung und Simulation von Chemiereaktoren zu geben, nutzt Jens Hagen das Softwarepaket POLYMATH, das das Finden von numerischen Problemlösungen leicht nachvollziehbar und mit geringem Aufwand erlaubt. Zielgerichtet wird die Modellierung von Problemstellungen geübt und es werden verständliche Lösungswege aufgezeigt, um Probleme aus der Praxis zu lösen. In der zweiten Auflage wurde das Buch um die Lösung von Differenzialgleichungen zweiter Ordnung und von partiellen Differenzialgleichungen erweitert, um komplexere Fragestellungen des Stoff- und Wärmeaustauschs lösen zu können. Zusätzlich wurden viele neue Beispiele und Simulationen aufgenommen, die reale Probleme in der Reaktionstechnik widerspiegeln und eine Übertragung der Beispiele in die Praxis erleichtern.

Autorentext
Jens Hagen führt Weiterbildungsseminare für die berufliche Praxis im Bereich der technischen Chemie und Katalyse durch. Er schloss sein Erststudium als Chemieingenieur in Essen ab und studierte im Anschluss an der RWTH Aachen Chemie. Dort promovierte er 1975 auf dem Gebiet der Katalyse und Hochdrucksynthese. Nach einer Industrietätigkeit bei Henkel KGaA in Düsseldorf wurde er 1979 als Professor für das Lehrgebiet Technische Chemie an die Hochschule Mannheim berufen, an der er bis zu seiner Pensionierung tätig war und im Bereich der chemischen Reaktionstechnik und technischen Katalyse lehrte und forschte. Zusätzlich leitete Jens Hagen das Steinbeis-Transferzentrum Verfahrenstechnik, Bio- und Umwelttechnik.

Inhalt
Vorwort Formelzeichen und Abkürzungen EINFÜHRUNG Die Aufgaben der Chemischen Reaktionstechnik Wirtschaftliche Prozessführung CHEMIEREAKTOREN IM ÜBERBLICK Betriebsweise und Grundtypen von Chemiereaktoren Beurteilungsgrößen für Chemiereaktoren PHYSIKALISCH-CHEMISCHE ASPEKTE DER REAKTIONSTECHNIK Umsatz und Stöchiometrie Reaktionskinetische Gleichungen Aufstellen der Stoffbilanz Aufstellen der Wärmebilanz GRUNDLAGEN DER REAKTORMODELLIERUNG UND -SIMULATION Mathematische Modelle Simulation Lösung von Differenzialgleichungen zweiter Ordnung Lösung von partiellen Differenzialgleichungen IDEALE, ISOTHERM BETRIEBENE REAKTOREN Der diskontinuierlich betriebene Rührkessel Der kontinuierlich betriebene Rührkessel Das Strömungsrohr Der laminar durchströmte Rohrreaktor Reaktoren mit Kreislaufführung Halbkontinuierlich betriebene Reaktoren Reaktorkombinationen Leistungsvergleich der Idealreaktoren MESSUNG UND AUSWERTUNG KINETISCHER DATEN FÜR DEN REAKTORBETRIEB Rückvermischungseffekt bei einfachen Reaktionen Reaktordesign für komplexe Reaktionen Laborreaktoren für kinetische Untersuchungen Analyse kinetischer Daten mittels Regression NICHTIDEALE REAKTOREN UND REAKTORMODELLE Verweilzeitspektrum Verweilzeitsummenfunktion und mittlere Verweilzeit Experimentelle Ermittlung der Verweilzeitkurven Verweilzeitverteilung und Umsatz in Realreaktoren Modellierung und Simulation von Realreaktoren Modellbetrachtungen Einfluss der Vermischung auf den Umsatz REAKTORAUSLEGUNG UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DES WÄRMETRANSPORTS Lenkung des Temperaturverlaufs in Reaktoren Wärmeumsatz in Reaktoren Wärmetechnische Auslegung von Chemiereaktoren Reaktorvergleich für nichtisotherme Reaktionen DER EINFLUSS DES STOFFÜBERGANGS AUF DEN REAKTORBETRIEB Fluid-Fluid-Reaktionen Heterogen katalysierte Reaktionen Druckverlust in Festbettreaktoren Reaktionen zwischen Gas, Flüssigkeit und Feststoff Modellierung und Simulation eines Rieselbettreaktors TECHNISCHE REAKTIONSFÜHRUNG Auswahlkriterien für Chemiereaktoren Reaktoren für homogene Reaktionen Reaktoren für heterogene Reaktionen Spezielle Reaktoren: Membranreaktoren, mikrostrukturierte Reaktoren, Monolith-Reaktoren SCALE-UP VON CHEMIEREAKTOREN Problematik der Maßstabsübertragung Stofftransport bei Mehrphasenprozessen Vermischung in Reaktoren Scale-up eines Technikumsreaktors Anhang: Kurzanleitung für POLYMATH Stichwortverzeichnis